步进电机和交流伺服电机性能比较

 步进电机是一种离散运动的装置，它和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内
的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流
伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制
系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式
上相似（脉冲串和方向信号），但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者
的使用性能作一比较
    
    　　
    

 

　　一、控制精度不同

    　　
    　　两相混合式步进电机步距角一般为3.6°  

、1.8°，五相混合式步进电机步距角一般为

0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步进电机步距角更小。如四通公司生产的一种用于慢走丝
机床的步进电机，其步距角为 0.09°；德国百格拉公司（BERGER LAHR）生产的三相混
合 式 步 进 电 机 其 步 距 角 可 通 过 拨 码 开 关 设 置 为
1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了两相和五相混合式步进电机的步

 

距角。
    　　
    　　交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以松下全数字式交流
伺服电机为例，对于带标准 2500 线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技
术，其脉冲当量为 360°/10000=0.036°。对于带 17 位编码器的电机而言，驱动器每接收
217=131072 个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为 360°/131072=9.89 秒。是步距角为 1.8°的
步进电机的脉冲当量的 1/655  

。

    　　
    

 

　　二、低频特性不同

    　　
    　　步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关 ，
一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频
振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术

 

来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。
    　　
    　　交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统
具 有 共 振 抑 制 功 能 ， 可 涵 盖 机 械 的 刚 性 不 足 ， 并 且 系 统 内 部 具 有 频 率 解 析 机 能
（FFT

 

），可检测出机械的共振点，便于系统调整。

    　　
    

 

　　三、矩频特性不同

    　　
    　　步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以其最
高工作转速一般在 300～600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般
为 2000RPM 或 3000RPM

 

）以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。

    　　
    

 

　　四、过载能力不同